Формовочная смесь, 4-бункер для формовки

Литье по выплавляемым моделям. В пресс-форме из смеси стеарина (50%) и парафина (50%) отливают модель отливки и элементов литниковой системы. Температура прессования смеси 42—45°С. Модель и литниковую систему собирают в блок и покрывают керамической оболочкой (3—5 слоев толщиной 2—8 мм). Керамическое покрытие состоит из 60—70% пылевидного кварца или тонко измельченного кварцевого песка и 40—30% связующего вещества (раствор этилсиликата). Затем из керамической литейной формы водой, паром или горячим воздухом выплавляют модель. Освобожденные от моделей формы помещают в опоки с песком, уплотняют и прокаливают при 900—950 ⁰С в течение 3—5 ч. При этом происходит выгорание остатков модельного состава и отжиг керамической формы. После прокаливания готовые формы наступают на заливку металлом.

Литье по выплавляемым моделям обеспечивает получение размеров отливки большой точности (4—5-й классы) и малой шероховатости (5—6-й классы). Этим способом можно получать отливки самой сложной формы с толщиной стенок до 0,3—0,8 мм с минимальным припуском на механическую обработку (0,2—0,7 мм).

Литье в кокиль (металлические формы). Металлические литейные формы (кокиль) изготовляют разъемными и неразъемными в основном из стали и чугуна. Для получения сложных полостей используют металлические и песчаные стержни.

Перед заливкой металла на рабочую поверхность кокиля наносят облицовочное огнеупорное покрытие из кварца, графита, асбеста и жидкого стекла. Покрытие предохраняет кокиль от воздействия расплавленного металла и уменьшает скорость охлаждения отливки. Перед заливкой кокиль нагревают до 150—450°С в зависимости от его материала, вида заливаемого сплава и размеров отливки.

Литье в кокиль применяют в серийном и массовом производстве. Использование специальных литейных машин и автоматических линий позволяет повысить производительность кокильного литья в 3— 5 раз в сравнении с литьем в песчано-глинистые формы. На 20—30% снижается расход жидкого металла на единицу изделия. Недостатком литья в кокиль являются сложность изготовления металлических форм и их высокая стоимость.

Последовательность изготовления отливки в кокиле показана на рис. 11.6, а...д. Она со­стоит из небольшого числа основных опера­ций.

Подготовка кокиля к работе включает очи­стку поверхностей по­луформ 1 и 3 (рис. 11.6, а), плиты 4 и разъемов от следов за­грязнений и масла; проверку возможных смещений, центрирова­ния и крепления под­вижных частей кокиля. Затем кокиль предва­рительно нагревают до 150...200°С газовыми горелками или элект­ронагревателями, что необходимо для лучше­го сцепления облицов­ки и краски с рабочими поверхностями кокиля и металлического стержня 5. Эти огнеупорные покрытия наносятся в виде вод­ной суспензии. Покрытия наносят пульверизатором 2 или кистью, кокиль при этом раскрыт. Облицовка может состоять из нескольких слоев, сверху облицовку покры­вают краской для меньшей шероховатости поверхности. Краски имеют такой же состав, что и облицовки, но бо­лее жидкие.

Рис.11.6 Схема изготовления отливки и металлической форме(кокиль): а-очистка полуформ; б- установка стержней; в- заливка расплава; г-частичное удаление металлического стержня; д-извлечение отливки.

Облицовки и краски защищают кокиль от резкого нагрева и схватывания с отливкой, а также регулируют скорость охлаждения отливки, что предопределяет свой­ства металла отливки. После нанесения огнеупорного покрытия кокиль нагревают до рабочей температуры, значение которой (обычно 150...350°С) определяется толщиной стенок и размерами, а также задаваемыми свойствами металла отливки.

При сборке кокилей (рис. 11.6,б) устанавливается, если он необходим, песчаный стержень 6. После этого по­луформы соединяются и скрепляются специальными за­жимами или с помощью механизма запирания кокильной машины.

При помощи разливочных ковшей или автоматичес­ких заливочных устройств производится заливка кокиля расплавом 7 (рис. 11.6, в).

После достижения достаточной прочности отливки при ее затвердевании металлический стержень час­тично извлекается из отливки (рис. 11.6, г), чтобы избежать чрезмерного обжатия его усаживающейся от­ливкой.

Из открытого кокиля (рис. 11.6,д) извлекается затвердевшая и охлажденная отливка; перед этим оконча­тельно удаляется металлический стержень.

Из отливки выбивают песчаный стержень, обрезают литники, прибыли и выпоры; при необходимости прово­дят термообработку отливок. Отливки проходят конт­роль.

Этот вид литья применяется в условиях крупносерий­ного и массового производств. Отливки получают из чугуна, стали и цветных сплавов с толщиной стенок 3...100 мм и массой от десятков граммов до сотен кило­граммов. В соответствии с ГОСТами точность отливок достигает 12...15-го квалитетов, а шероховатость поверхности R_a 25...2,5 мкм. Отливки характеризуются стабильностью по механическим свойствам и плотностью.

Достоинства. Литье в кокиль относится к трудо- и материалосберегающим, малооперационным и малоотходным технологическим процессам. Оно улучшает условия труда в литейном производстве и уменьшает воздействие на окружающую среду.

К недостаткам кокильного литья следует отнести высокую стоимость кокиля, трудность получения тонкостенных отливок в связи с быстрым отвода теплоты от расплава металлическим кокилем, сравнительно небольшое число заливов при изготовлении в нем стальных и чугунных отливок.

Литье под давлением. При этом способе литья расплавленный металл попадает в металлическую пресс-форму под давлением. Принудительное давление, достигающее 5000 кгс/см², улучшает заполняемость формы и позволяет получать тонкостенные отливки сложной конфигурации (толщина стенок 0,8—3 мм).Операции литья под давлением изображены на рис.3. После заливки металла в камеру прессования (а) поршень опускается вниз, пятка открывает литниковое отверстие и расплавленный металл заполняет литейную пресс-форму (б), в которой происходит кристаллизация расплава и охлаждение отливки. Затем поршень и пятка поднимаются вверх (в) и при этом срезается и выталкивается пресс-остаток. Одновременно с этим происходит размыкание пресс-форм и выталкивание готовой отливки. После этого пресс-форма замыкается и пятка опускается в исходное нижнее положение. Рабочий цикл машины автоматизирован. Пресс-формы являются сложной и дорогой оснасткой, так как выполнены из высоколегированных сталей с большой точностью. Для уменьшения износа и облегчения извлечения отливок рабочую поверхность пресс-формы перед заливкой покрывают смазкой на основе минеральных масел с графитом. Литьем под давлением наиболее качественно могут быть получены сложные отливки из цветных металлов и сплавов. Пресс-формы при заливке поддерживают нагретыми в пределах 150—250°С для цинковых сплавов, 120—280°С — для алюминиевых и 300 400°С — для медных сплавов.

Высокая производительность процесса (100—150 отливок в час при массе около 1 кг), сложность и высокая стоимость оснастки оп­ределяют применимость способа литья под давлением в крупносе­рийном и массовом производствах.

Центробежное литье.Сущность этого способа заключается в том, что под действием центробежных сил, которые больше гравита­ционных, залитый во вращающуюся форму расплав равномерно распределяется по ее внутренней по­верхности; после затвердевания образующиеся отливки имеют форму тел вращения (цилиндров, колец, труб).

Металлические формы при центробежном литье назы­ваются изложницами; изготовляют их из стали или чугуна.

Когда наружные поверхности отливок имеют слож­ную форму (выточки, пояски и т. п.), применяют метал­лические формы, футерованные изнутри песчано-глинистой или песчано-смоляной смесью. Нанесение футеровки осуществляется формовкой по модели или накаткой ро­ликом.

При литье жаропрочных и титановых сплавов исполь­зуют оболочковые формы из быстротвердеющих смесей. Их изготовляют по выплавляемым моделям, засыпают снаружи опорным материалом после установки в контей­нере, последний закрепляется на столе центробежной машины.

При отливке могут применяться песчаные стержни.

Для регулировки теплового режима на рабочие по­верхности изложницы после предварительного ее подо­грева (до 200°С) наносят слой огнеупорного покрытия, как и при кокильном литье. Иногда наносят химически активные покрытия (ферросилиций, графит, алюминие­вый порошок) с целью изменения свойств поверхностного слоя отливки.

Последовательность изготовления отливок на центро­бежных машинах с горизонтальной и вертикальной ося­ми вращения форм показана на рис. 11.9, а, б. После подготовки изложницу 1 (рис. 11.9, а) закрывают крыш­кой 2 и заливают расплавом через желоб 4 из ковша 3. Позиция I соответствует этапу заливки расплавом вра­щающихся форм, II— формирования и затвердевания отливок, III — извлечения готовых отливок из форм с по­мощью захватов или толкателей. Машины с горизонталь­ной осью вращения применяют для производства отли­вок— труб диаметром от 50 до 1500мм и длиной 4...5м, можно также отливать различные втулки, кольца и т. п. Отливки фасонные (втулки, кольца и др.) с размерами по диаметру, превышающими высоту, получают на маши­нах с вертикальной осью вращения.

Центробежное литье является производительным спо­собом, хорошо поддающимся механизации и автоматиза­ции. Этот вид литья обеспечивает изготовление отливок массой от нескольких граммов до нескольких тонн.

Рис. 11.9. Схемы процесса получения отливок центробежным литьем:

а — на машинах с горизонтальной осью вращения; б — с вертикальной

осью вращения

Преимущества центробежного литья следующие: хо­рошее заполнение формы расплавом; повышенная плот­ность отливок за счет уменьшения пор, раковин и других дефектов; высокие механические свойства отливок; воз­можность получения отливок из двух и более металлов, располагающихся слоями.

Недостатками являются загрязнение внутренней по­верхности отливок неметаллическими включениями; по­лучение неровной внутренней поверхности отливок; введе­ние для внутренних размеров сравнительно больших при­пусков на механическую обработку. Точность отливок достигает 12...14-го квалитетов, шероховатость поверхно­сти Rа = 12,5...1,25мкм.